FI125936B - Pakokaasupesuri ja laiva - Google Patents

Description

Pakokaasupesuri ja laiva

Keksinnön tausta

Keksinnön kohteena on pakokaasupesuri polttomoottoreiden, erityisesti laivamoottoreiden pakokaasujen puhdistamiseksi epäpuhtauksista, johon pakokaasupesuriin liittyy syöttökanava epäpuhtauksia sisältävien pakokaasujen syöttämiseksi pakokaasupesurin sisään järjestettyyn täytemateriaalia sisältävään patjamaiseen rakenteeseen ja patjamaisen rakenteen läpi, joka pakokaasupesuri käsittää syöttölaitteet pesuveden syöttämiseksi patjamaiseen rakenteeseen eri suuntaan kuin pakokaasujen virtaussuunta patjamaisessa rakenteessa epäpuhtauksien vähentämiseksi pakokaasuista, jolloin pakokaasut poistuvat patjamaisesta rakenteesta ja pakokaasupesurin poistokanavasta puhdistettuina. Keksinnön kohteena on myös laiva, joka käsittää mainitunlaisen pakokaasupesurin.

Edellä mainittua lajia oleva pakokaasupesuri tunnetaan julkaisusta EP 1857169 A1. Kun pakokaasuja pestään, pakokaasupesurin patjamaiseen rakenteeseen kerääntyy vähitellen epäpuhtauksia siitä huolimatta, että valtaosa epäpuhtauksista poistuu patjamaisesta rakenteesta samalla kun pakokaasuja pestään. Kun epäpuhtauksia kerääntyy riittävä määrä pakokaasupesurin patjamaiseen rakenteeseen, pakokaasut eivät pääse virtaamaan niin hyvin patjamaisen rakenteen läpi kuin olisi toivottavaa moottorin toiminnan kannalta. Kun patjamaisen rakenteen vastus pakokaasujen virtaukselle muodostuu suureksi, polttomoottorin teho laskee polttoaineen kulutus kasvaa ja vaarana on, että polttomoottori jopa sammuu. On selvää, että polttomoottorin sammuminen voi aiheuttaa vakavia turvallisuusriskejä erityisesti, mikäli kysymyksessä on lai-vamoottori. Julkaisun EP 1857169 A1 mukainen pakokaasupesuri ei mahdollista laivamoottorin sellaista käyttöä, jossa pakokaasut päästetään pois pako-kaasupesurista puhdistamattomina. Viimeksi mainittu käyttö voi tulla kysymykseen sellaisilla maantieteellisillä alueilla, joissa pakokaasut voidaan päästää pois laivasta puhdistamattomina.

Edellä mainittua lajia oleva pakokaasupesuri tunnetaan myös julkaisusta US 2010/0206171 A1.

Keksinnön lyhyt selostus

Keksinnön tavoitteena on kehittää pakokaasupesuri, jolla voidaan pestä polttomoottorin pakokaasuja ja joka myös mahdollistaa polttomoottorin normaalin toiminnan siinä tapauksessa, että pakokaasupesurin patjamainen rakenne tukkeutuu epäpuhtauksista niin paljon, että patjamaisen rakenteen läpi ei saada ohjatuksi niin paljon pakokaasuja kun on tarpeen polttomoottorin halutun toiminnan kannalta.

Tämä tavoite saavutetaan keksinnön mukaisella pakokaasupesuril-la, jolle on tunnusomaista, että pakokaasupesurin sisään on järjestetty pakokaasujen virtausta varten vähintään yksi ohikulkutie epäpuhtauksia sisältävien pakokaasujen johtamiseksi patjamaisen rakenteen ohitse ja edelleen pois pa-kokaasupesurista, joka ohikulkutie on patjamaisen rakenteen ympäröimä ja johon liittyy estolaitteet ohikulkutien asettamiseksi aukiasennosta estoasentoon estämään epäpuhtauksia sisältävien pakokaasujen virtauksen ohikulkutien kautta, ja päinvastoin estoasennosta aukiasentoon mahdollistamaan epäpuhtauksia sisältävien pakokaasujen virtauksen ohikulkutien kautta. Siinä tapauksessa, että patjamaisen rakenteen vastus pakokaasujen virtaukselle muodostuu liian suureksi, pakokaasut saavat ohjautua pakokaasupesurissa ainakin olennaisesti (eli olennaisesti tai täysin) puhdistamattomina patjamaisen rakenteen ohitse ohikulkutien kautta moottorin toiminnan säilyttämiseksi. Patjamaisen rakenteen tukkeutuminen ja ohikulkutien pitäminen auki pakokaasuvirta-uksille on laivan käytössä poikkeuksellinen tilanne, joten normaalisti pakokaa-supesuri toimii siten, että se puhdistaa pakokaasut ohikulkutien ollessa suljettu. Pakokaasupesuria voidaan haluttaessa käyttää siten, että pakokaasut johdetaan puhdistamattomina patjamaiseen rakenteen ohitse.

Keksinnön mukaisen pakokaasupesurin suositeltavia suoritusmuotoja on esitetty oheistetuissa epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa.

Keksinnön tavoitteen on myös aikaansaada laiva, jonka moottori voidaan pitää normaalissa toiminnassa, vaikka pakokaasupesurin patjamainen rakenne olisi tukeutunut epäpuhtauksista.

Keksinnön mukaiselle laivalle on tunnusomaista, että se käsittää edellä olevan mukaisen pakokaasupesurin. Laivan suositeltavia suoritusmuotoja on esitetty oheistetuissa epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa. Suositelta-vasti laiva käsittää puhdistusyksikön pakokaasupesurista poistuvan puhdistettavan pesuveden puhdistamiseksi, joka puhdistusyksikkö suositeltavasti käsittää likavesipiirin ja vähintään yhden kalvosuodattimen likaveden puhdistamiseksi.

Keksinnön mukainen pakokaasupesuri ja laiva mahdollistavat ja varmistavat polttomoottorin normaalin toiminnan siinä tapauksessa, että pakokaasupesurin patjamaisen rakenteen vastus pakokaasuille muodostuu niin suureksi, että se haittaa polttomoottorin toimintaa ja käyntiä. Keksintö mahdollistaa laivamoottorin sellaisen käytön, että sen pakokaasut pääsevät poistumaan laivasta puhdistamattomina, eli pakokaasupesurin ”kuivan käytön”, jolloin laivan käyttö saadaan mahdollisimman edulliseksi alueilla, jossa pakokaasujen puhdistamista ei vaadita. Samalla laivamatkalla pakokaasuja voidaan puhdistaa ja olla puhdistamatta - riippuen laivan maantieteellisestä sijainnista. Keksinnön mukaisen pakokaasupesurin olennaisena etuna on, ettei ohikulkutie käytännössä lisää pakokaasupesurin kokoa, mikä helpottaa pakokaasupesurin asentamista laivaan ja tarjoaa mahdollisuuden pakokaasupesurin jälkiasennukselle laivaan.

Kuvioiden lyhyt selostus

Keksintöä selostetaan nyt tarkemmin viittaamalla oheistettuun piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää kaaviokuvaa keksinnön mukaisesta laivasta, jossa on keksinnön mukainen pakokaasupesuri, kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen pakokaasupesurin ensimmäistä suoritusmuotoa, kuvio 3 esittää näkymää pitkin kuvion 2 leikkausviivaa III - III, kuvio 4 esittää keksinnön mukaisen pakokaasupesurin toista suoritusmuotoa, kuvio 5 esittää näkymää pitkin kuvion 4 leikkausviivaa V - V, kuvio 6 esittää keksinnön mukaisen pakokaasupesurin kolmatta suoritusmuotoa, kuvio 7 esittää näkymää pitkin kuvion 6 leikkausviivaa VII -VII, kuviot 8a ja 8b esittävät keksinnön mukaisen pakokaasupesurin neljättä suoritusmuotoa eri toiminta-asennoissa, ja kuvio 9 esittää näkymää pitkin kuvion 8b leikkausviivaa IX - IX.

Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Kuviossa 1 viitenumerolla 100 on havainnollistettu laiva. Laivan polttomoottoria, joka tyypillisesti on dieselmoottori, osoittaa viitenumero 30. Polttomoottoriin 30 liitetty katalysaattori on merkitty viitenumerolla 31, ja viitenumero 32 osoittaa pakokaasukattilaa. Katalysaattori 31 vähentää typpioksidipääs-töjä. Katalysaattorissa 31 käytetään suositeltavasti ureaa typpioksidipäästöjen pienentämiseksi. Tässä yhteydessä ei kuvata katalysaattorin 31 rakennetta tai toimintaa, koska ne ovat alan ammattimiehen tiedossa eikä keksintö nimen omaisesti kohdistu katalysaattoriin. Pakokaasut jäähtyvät pakokaasukattilassa 32. Samalla kun pakokaasukattila 32 jäähdyttää pakokaasuja, saadaan pakokaasuista talteen lämpöenergiaa laivan eri lämmitystarpeisiin. Pakokaasukatti-lan 32 toiminta on alan ammattimiehelle tunnettu, joten tässä yhteydessä ei myöskään selosteta pakokaasukattilan rakennetta tai toimintaa.

Kuvion 1 järjestelyssä laivan 100 polttomoottorin 30 pakokaasut ohjataan kohdassa 34 pakokaasupesurin 1 sisään. Mittauslaitteella 35 voidaan määrittää pakokaasujen hiilidioksidipitoisuus (CCVpitoisuus) tilavuusprosentteina ennen kuin pakokaasut syötetään pakokaasupesuriin 1. Pakokaasukattilan 32 ansiosta pakokaasut saapuvat jäähtyneinä pakokaasupesuriin 1, jolloin niiden tilavuus ja virtausnopeus on pienempi kuin ilman pakokaasukattilaa 32 ja pesuveden tarve pakokaasujen puhdistamiseksi pakokaasupesurissa pienenee. Viitenumero 2 osoittaa syöttökanavaa epäpuhtauksia sisältävien pakokaasujen syöttämiseksi pakokaasupesurin 1 sisään. Pakokaasupesurissa 1 pakokaasujen päälle suihkutetaan pesuvettä, joka ohjataan pakokaasupesurin sisään kohdasta 38 ja mahdollisesti myös linjan 37 kautta kohdasta 39. Pesuvesi on suositeltavasti emäksistä, mutta neutraaliakin vettä tai vettä, jonka pH-arvo on alle 7 voidaan käyttää. Pesuvesi saadaan emäksiseksi sekoittamalla siihen esimerkiksi NaOH. Pesuveden syöttökohtien 38, 39 lukumäärä ja sijainti voi vaihdella. (Kuvioissa 2, 4, 6 ja 8a on esitetty pesuveden syöttökohtien 38, 39, 38’, 39’, 38”, 39”, 38’”, 39’” lisäksi niihin liittyvät pesuveden syöttölaitteet 5, 5’, 5”, 5’” pakokaasupesurin 1, 1’, 1”, 1’” sisällä.) Puhdistetut pakokaasut poistuvat pakokaasupesurista 1 kohdassa 4. (Kuvioissa 2, 4, 6, 8a, 8b nuoli B, B’, B”, B”’ havainnollistaa pakokaasujen poistumista.) Mittauslaitteella 36 määritetään pakokaasupesurista 1 poistuvien pakokaasujen rikkidioksidipitoisuus (S02-pitoisuus). Pakokaasuja pestessä mitataan suhdetta SO2/CO2, jossa SO2 on rikkidioksidin pitoisuus tilavuusprosentteina savukaasussa savukaasupuh-distuksen jälkeen ja CO2 on hiilidioksidipitoisuus tilavuusprosentteina ennen savukaasupuhdistusta. Pakokaasupesurin 1 toiminta säädetään pakokaasupesuriin johdettua vesimäärää säätämällä sellaiseksi, että suhde SO2/CO2 alittaa tietyn vaadittavan arvon, alle 25 ppm SO2/CO2 % (v/v) (toisin ilmaistuna SO2 (ppm)/C02(% v/v)), edullisesti alle 10 ppm SO2/CO2 % (v/v), ja edullisimmin alle 4,3 ppm SO2/CO2 % (v/v).

Pakokaasut pestään pakokaasupesurissa 1 syöttämällä pakokaasut täytemateriaalia sisältävän patjamaisen rakenteen 3 läpi, jolloin pakokaasut samalla siirtyvät patjamaisen rakenteen alapuolella olevasta tilasta 8 patjamai- sen rakenteen yläpuolella olevaan tilaan 9. Samalla syötetään pesuvettä pat-jamaisen rakenteen 3 sisään patjamaisen rakenteen yläpuolella olevasta 9 tilasta. Siten pesuveden syöttösuunta on vastakkainen pakokaasujen virtaus-suuntaan nähden. Pesuveden syöttösuunnan ei tarvitse olla vastakkainen pakokaasujen virtaussuuntaan nähden, vaikka tämä on suositeltavaa. Syöttö-suunnan tulee kuitenkin olla eri kuin pakokaasujen virtaussuunta, jotta pakokaasujen ja pesuveden kosketus saadaan hyväksi ja tehokkaaksi. On selvää, etteivät pakokaasut tilassa 8 virtaa tilan kaikissa kohdissa täysin kohtisuorassa ylöspäin (tuodaanhan esimerkiksi pakokaasut pakokaasupesurin sisään sivusta). Pääasiallinen virtaussuunta on kuitenkin alhaalta ylöspäin (jota kuvioissa 2, 4, 6 ja 8a on havainnollistettu nuolilla A, A’, A”, A”). Pesuvesi voi tyypillisesti olla emäksistä. Pesuveden syöttömäärä pakokaasupesuriin on suuruusluokkaa 100 - 1000 m3/h lähinnä laivan moottorin tehosta riippuen. Patjamaisen rakenteen 3 täytemateriaali on suositeltavasti metallikappaleita tai muuta irtomateri-aalia olevia täytekappaleita, joiden pinta-ala on suuri niiden tilavuuteen nähden. Metallikappaleet (tai muuta täytekappaleet) ovat esimerkiksi pieniä put-kenkappaleita tai pieniä satulanmuotoisia osia, jotka on saatu putkea rikkomalla. Täytekappaleet voivat myös olla esimerkiksi spiraalimaisia kappaleita. Kun täytekappaleet ovat metallikappaleita, ne ovat suositeltavasti ruostumatonta terästä tai niin sanottua haponkestävää terästä. Erilaisia täytekappaleita on kaupallisesti yleisesti saatavilla patjamaisen rakenteen aikaansaamiseksi. Täyte-kappaleiden tulee kestää korroosiota. Kun pakokaasut törmäävät patjamaises-sa rakenteessa olevaan pesuveteen, suuri määrä pakokaasujen epäpuhtauksista tarttuu pesuveteen, ja pakokaasut siirtyvät epäpuhtauksista puhdistettuina pakokaasupesurin yläosasta pois. Pesussa pesuveteen kerääntyy sekä kiinteitä että pesuveteen liuenneita epäpuhtauksia. Epäpuhtauksia sisältävä pesuvesi, eli likavesi putoaa painovoiman johdosta pakokaasupesurin 1 alaosaan, josta se poistetaan poistoputken 13 kautta puhdistusyksikköön 101 puhdistettavaksi. Koska pakokaasujen pesu pakokaasupesurissa on tunnettua, pesun suorittamista ei selosteta tässä yhteydessä tarkemmin.

Likaveden poistoputki 13 johtaa linjaan 40, jossa on pumppu 41 pakokaasupesurin alaosassa olevan likaveden siirtämiseksi lämmönvaihtimen 42 kautta likaveden puhdistusyksikköön 101. Tarvittaessa syötetään vettä linjaan 40. Kohta 43 osoittaa veden syöttökohtaa. Vesi voi olla makeaa vettä, suolavettä tai puhdistusyksikössä 101 puhdistettua vettä. Viitenumero 48 osoittaa linjaa veden syöttämiseksi pakokaasupesuriin 1. Puhdistusyksikössä 101 puhdistettu vesi poistetaan linjan 46 kautta. Puhdistettu vesi voidaan johtaa mereen tai takaisin pakokaasupesuriin 1 linjan 44 kautta. Pumppu 45 nostaa tarvittaessa veden paineen linjassa 44. Viitenumero 47 osoittaa kohtaa, josta poistetaan väliainetta, jossa on hyvin paljon epäpuhtauksia. Väliaine voidaan kerätä välivarastosäilöön (ei näytetty).

Puhdistusyksikkö 101 käsittää suositeltavasti likavesipiirin, johon kuuluu vähintään yksi kalvosuodatin. Likavettä kierrätetään likavesipiirissä siten, että likavettä suodatetaan kalvosuodattimen puoliläpäisevän membraanin läpi, jolloin saadaan toisaalta puhdistettua likavettä ja toisaalta epäpuhtauksia sisältävää jäännöstä. Puhdistettu likavesi poistuu kalvosuodattimesta ja lika-vesipiirin kierrosta ja jäännös jää kiertämään likavesipiiriin väkevöityen lika-vesipiiristä. Huolehditaan siitä, että puhdistusyksiköstä poistuvan puhdistetun likaveden pH-arvo on vähintään 6,5. Väkevöitynyt likavesi poistetaan tyypillisesti aika ajoin kohdan 47 kautta puhdistusyksiköstä 101.

Kuviossa 1 viitenumero 6 osoittaa pakokaasupesurin 1 sisään järjestettyä ohikulkutietä pakokaasuille. Normaalisti puhdistamattomien pakokaasujen virtaus ohikulkutiessä on estetty tai estynyttä. Ohikulkutie 6 otetaan tietyissä poikkeustapauksissa käyttöön puhdistamattomien pakokaasujen virtaukselle. Ohikulkutien 6 tarkoituksena on mahdollistaa pakokaasujen siirtyminen patjamaisen rakenteen 3 ohitse siinä tapauksessa, että patjamaiseen rakenteeseen on ajan mittaan kerääntynyt niin paljon epäpuhtauksia, että pakokaasujen virtaus laivamoottorin halutun toiminnan kannalta on riittämätön. Viitenumero 54 osoittaa mittauslaitetta, jolla selvitetään tilojen 8 ja 9 välistä paine-eroa. Mittauslaite 54 voi olla sellainen, että se mittaa tilojen 8 ja 9 välistä paine-eroa (siis tavallaan se mittaa pakokaasujen paine-eroa tiloissa 8 ja 9) Jos patjamaiseen rakenteeseen 3 on kertynyt niin paljon epäpuhtauksia, etteivät pakokaasut pääse virtaamaan toivotulla tavalla patjamaisen rakenteen läpi, mittauslaite 54 havaitsee, että tilan 9 paine-ero on alhainen tilan 8 paineeseen verrattuna ja antaa signaalilaitteen 55 välityksellä signaalin siitä, että ohikulkutie 6 on avattava. Signaali voi esimerkiksi olla äänisignaali, josta pakokaasupesurin 1 toiminnasta vastuussa oleva henkilö ymmärtää, että ohikulkutie 6 on avatttava. Signaali voi myös olla sellainen, että se toimilaitteiden välityksellä on sovitettu automaattisesti (ilman miesvoimaa) avaamaan ohikulkutien 6. Mittauslaite 54 antaa signaalin kuvioissa 2, 4, 6 ja 8b esitettyjen estolaitteiden (10, 10’, 10”, 10”’) avaamiseksi kun tietty paine-ero on ylitetty. Vaikka pakokaasut voivat hieman puhdistua siirtyessään ohikulkutien 6 kautta patjamaisen raken teen 3 ohitse syystä, että pakokaasujen päälle suihkutetaan pesuvettä, pakokaasut siirtyvät käytännössä lähes puhdistamattomina ohikulkutien läpi. Kuvioissa 2 - 8b on esitetty patjamaisen rakenteen ja ohikulkutien erilaisia toteutuksia.

Kuvio 2 esittää kuvion 1 pakokaasupesurin 1 erästä suoritusmuotoa tarkemmin. Kuvion 2 suoritusmuodossa pesuvettä syötetään patjamaisen rakenteen 3 päälle pesuveden syöttölaitteisiin 5 kuuluvista useista suuttimista 49. Suuttimien 49 lukumäärä voi vaihdella. Pakokaasujen virtaussuunta pako-kaasupesurissa 1 on alhaalta ylöspäin tilasta 8 tilaan 9, jota havainnollistaa nuoli A. Nuoli C havainnollistaa puhdistamattomien pakokaasujen syöttöä pa-kokaasupesuriin 1. Kuviosta 2 nähdään, että patjamainen rakenne 3 tukeutuu pakokaasupesurissa 1 tukiarinan 14 päällä. Tukiarina 14 vuorostaan on tuettu pakokaasupesurissa 1 olevaan tukeen 50, jonka muodostaa rengasmainen olake tai useat pakokaasupesurin sisäpinnalle muodostetut ulokkeet. Patjamainen rakenne 3 on alhaalta tuettu siten, ettei täytemateriaalia pääse putoamaan tukiarinan 14 läpi. Tätä varten patjamaista rakennetta 3 alhaalta tukevassa tukiarinassa 14 ja/tai muussa täytemateriaalia alhaalta tukevassa rakenteessa tukiarinan yläpuolella, on oltava rei’itys, jossa reikien/aukkojen koko on valittu pienemmäksi kuin täytemateriaalin koko. Reikien tai aukkojen läpimitta on esimerkiksi 2-20 mm, jolloin täytemateriaalin koko on tätä suurempi.

Patjamaisen rakenteen 3 sisällä on putkimainen ohikulkutie 6, jolla mahdollistetaan pakokaasujen virtaus patjamaisen rakenteen 3 ohitse kun pakokaasujen annetaan virrata ohikulkutien 6 kautta. Putkimaisen ohikulkutien 6 määrittelee putkimainen rakenne 51, joka on patjamaisen rakenteen 3 ympäröimä. Patjamainen rakenne 3 ympäröi putkimaista rakennetta 51 rengasmaisesti. Ohikulkutien 6 halkaisijan suuruus riippuu suuresti laivanmoottorin tehosta. Tyypillinen halkaisija-alue on 500 - 1200 mm. Ohikulkutiehen 6 liittyy esto-laitteet 10, joihin kuuluu estopelti 10a, joka kuviossa 2 on esitetty estoasen-nossa, jolloin se estää pakokaasuja virtaamasta ohikulkutiessä 6. Estopelti 10a on asetettavissa aukiasentoon, joka kuviossa 2 on esitetty katkoviivalla. Jotta estopelti 10a saataisiin estoasennosta aukiasentoon, ja päinvastoin, estopelti on saranoitu tukiarinaan 14. Saranointi 10b sijaitsee putkimaisen rakenteen 51 kehän kohdalla siten, että sarana-akseli asettuu estopellin 10a kehän kohdalle tangentiaalisesti putkimaisen rakenteen kehään nähden. Estopelti 10a voi vaihtoehtoisesti olla kiinnitetty putkimaiseen rakenteeseen 51 tukiarinan 14 sijasta. Estolaitteisiin 10 kuluu myös avausmekanismi, johon kuuluu toimilaite 10c (esimerkiksi vedin), johon liittyy esimerkiksi käsikäyttöinen pitkänomainen elin 10d, kuten kettinki, jolla voidaan avata estopeltiin 10a liittyvä lukitus 10e estopellin 10a avaamiseksi. Avausmekanismin ja lukituksen 10e toteutusta ei selosteta tässä tarkemmin, koska niiden suunnittelu on alan ammattimiehelle helppoa. Lukitus 10e voi esimerkiksi olla jousikuormitteinen säppi (ei näytetty), joka lukittuu syvennykseen tai olaketta vastaan (ei näytetty). Toimilaitetta 10c voidaan suositeltavasti käyttää manuaalisesti (miesvoimin). Vaihtoehtoisesti toimilaite 10c voi olla signaalilaitteen 55 automaattisesti ohjaama.

Pakokaasupesurin 1 alapäässä on suodatin 12, joka estää patja-maisesta rakenteesta 3 mahdollisesti irtoavaa täytemateriaalia ohjautumasta poistoputkeen 13. Kuviossa 3, joka esittää leikkausta pitkin kuvion 2 viivaa III -III, suodatin näkyy ylhäältä. Suodattimen 12 ansiosta poistoputkeen 13 eikä siten myöskään pumppuun 41 (ks. kuvio 1) voi ohjautua täytemateriaalia, joka helposti vaurioittaisi pumpun 41. Suodattimen 12 ansiosta linjaan 40 ei tarvitse asentaa ennen pumppua 41 suodatinta, vrt. katkoviivalla piirretty suodatin 49 kuviossa 1. Suodatin 12 on suositeltavasti levymäinen käsittäen useita läpimeneviä reikiä, joiden halkaisija on esimerkiksi alueella 2-20 mm. Suodatin 12 on edullisesti vaakasuunnassa. Levyn muodossa olevaa suodatinta voidaan nimittää reikälevyksi. Reikien halkaisija voi olla mainittua kokoa suurempi, esimerkiksi 30 mm. Reikien halkaisija riippuu patjamaisessa rakenteessa 3 olevan täytekappaleiden koosta. Reikien halkaisija tulee olla täytekappaleiden pienintä läpimittaa pienempi, jotta täytekappaleet eivät pääse kulkeutumaan suodattimen 12 läpi.

Suodatin 12 asennetaan pakokaasupesuriin 1 korkeudelle, joka on pakokaasupesurin alatilaan kertyvän likaveden 53 pinnan 52 yläpuolella ja pakokaasujen syöttökanavan 2 alapuolella. Suodatin 12 estää likaveden joutumisen syöttökanavan 2 sisään laivan keinuessa ja kallistuessa myrskyssä. Laivan keinuessa suodattimen 12 alla oleva likavesi törmää suodattimen alapintaan ja vettä kulkeutuu ainoastaan suihkujen ja/tai pisaroiden muodossa suodattimen 12 yläpuolelle. Tällainen vähäinen veden suihkutus suodattimen 12 yläpuolelle ei ole käytännössä haitaksi, eikä vaarana ole, että se häiritsisi lai-vanmoottorin toimintaa. Edellä mainitusta ymmärretään, että on suositeltavaa, että reikien halkaisija on riittävän pieni, jotta suodatin estäisi tehokkaasti vettä joutumasta laivan moottoriin. Kun pakokaasupesurin 1 halkaisija ja suodattimen 12 halkaisija on noin 1500 - 4000 mm, suodattimessa olevien reikien lukumäärä on useita satoja, jopa tuhansia. Reikien muoto voi vaihdella; pyörei- den reikien sijasta reiät voivat olla pitkien rakojen muodossa, jolloin niiden lukumäärä voi olla suhteellisen pieni.

Normaalikäytössä kuvion 2 pakokaasupesuri 1 toimii pakokaasu-pesurina, jossa pakokaasut puhdistuvat kulkiessaan patjamaisen rakenteen 3 läpi. Tällöin estolaite 10 ja estopelti 10a ovat, kuten kuvio 2 esittää, kiinni, jolloin pakokaasuja ei pääse virtaamaan ohikulkutiessä 6. Estopelti 10a on umpinainen, jottei sen lävitse pääse virtaamaan pakokaasuja ainakaan merkittävässä määrin. Mikäli patjamainen rakenne 3 tukkeutuu siinä määrin, että lai-vamoottorin toiminta häiriintyy, toimilaitteella 10c vedetään pitkänomaista elintä 10d (esim. ketjua), jolloin lukitus 10e aukeaa, ja estopelti 10a saadaan katkoviivalla havainnollistettuun aukiasentoon. Kun estopelti 10a on aukiasennossa estolaite 10 on aukiasennossa, jolloin epäpuhtauksia sisältäviä pakokaasuja pääsee virtaamaan pakokaasupesurin 1 ensimmäisestä tilasta 8 ohikulkutien 6 kautta pakokaasupesurin toiseen tilaan 9, jollin pakokaasut ohjautuvat patjamaisen rakenteen 3 ohitse. Nuoli A havainnollistaa yleisesti pakokaasujen virtausta. Vaikka nuoli A osoittaa kohti ohikulkutietä 6 ,niin pakokaasuja ei virtaa ohikulkutiessä kun estopelti 10a on kiinni, eli kuvio 2 mukaisessa asennossa. Kun estopelti 10a avataan, pakokaasuja pääsee virtaamaan ohikulkutiessä 6 nuolen A suuntaisesti. Vaikka pakokaasujen päälle suihkutettaisiin pesuvettä, ne eivät paljoakaan puhdistu ohikulkutiessä 6 kun ne virtaavat ohikulkutiessä 6. Ohikulkutien 6 ansiosta laivamoottorin toiminta ei häiriinny, mikä on ohikulkutien olennainen merkitys. Ohikulkutie 6 pidetään auki kunnes patjamainen rakenne 3 on puhdistettu tai kunnes se on vaihdettu uuteen ja pakokaasuja riittävän hyvin läpäiseväksi ajatellen moottorin moitteetonta toimintaa. Samalla kun patjamainen rakenne 3 on saatu halutulla tavalla pakokaasuja läpäiseväksi huoltamalla tai vaihtamalla patjamaista rakennetta (esimerkiksi laivan ollessa satamassa) huolehditaan siitä, että estopelti 10a tulee kuvion 2 esittämään estoasentoon, minkä jälkeen pakokaasupesuri jällen voi toimia halutulla tavalla pakokaasujen puhdistamiseksi.

Kuviossa 4 on esitetty kuviolle 2 vaihtoehtoinen toteutus pakokaa-supesurille ja tarkemmin sen estolaitteelle. Kuviossa 4 on käytetty vastaavia viitenumerolta kuin kuviossa 2 vastaaville rakenteille ja osille. Kuvion 4 pakokaasupesuri poikkeaa kuvion 2 pakokaasupesurista siten, että estolaite 10’ käsittää estopellin 10a’, joka on saranoitu siten, että saranoinnin 10b’ sarana-akseli yhtyy estopellin 10a’ suurimpaan halkaisijaan. Kuviossa 4 estopelti 10a’ on estoasennossa. Katkoviivalla on osoitettu estopellin 10a’ aukiasento.

Kuvio 5 esittää leikkausta pitkin kuvion 4 viivaa V - V.

Kuviossa 6, jossa on käytetty vastaavia viitenumerolta kuin kuvioissa 2 ja 4 vastaaville rakenteille ja osille, on esitetty keksinnön suoritusmuoto, joka poikkeaa kuvion 2 suoritusmuodosta siten, että se käsittää estolaitteen 10”, joka käsittää läpimenevillä aukoilla 31” varustetun estopellin 10a”. Suoritusmuoto poikkeaa kuvioiden 2 ja 4 suoritusmuodoista siten, että estopellin 10a” yläpuolella oleva putkimainen rakenne 51” on panostettu täytemateriaalilla. Putkimainen rakenne 51” määrittelee putkimaisen puhdistustilan 30”, jossa pakokaasut voivat puhdistua kun ne siirtyvät pakokaasupesurin 1” ensimmäisestä tilasta 8”, joka sijaitsee ylävirtaan patjamaisesta rakenteesta 3” pakokaasujen virtaussuunnassa katsottuna, pakokaasupesurin toiseen tilaan 9”, joka sijaitsee alavirtaan patjamaisesta rakenteesta pakokaasujen virtaussuun-taan katsottuna. Estopellin 10a” aukot on mitoitettu siten, ettei putkimaisen rakenteen 51” sisällä olevaa täytemateriaalia pääse kulkeutumaan aukkojen läpi. Aukot ovat esimerkiksi reikiä, joiden halkaisija on suositeltavasti sama tai samaa suuruusluokkaa kuin patjamaista rakennetta 3” alhaalta tukevan rakenteen (tukiarinan 14” tai muu rakenne) reikien halkaisija. Kuvion 6 suoritusmuodossa estolaite 10” mahdollistaa pakokaasujen virtauksen ohikulkutien 6” kautta vaikka estolaite 10” on estoasennossa. Jos sekä patjamaisen rakenteeseen 3” että puhdistustilaan 30” kerääntyy niin paljon epäpuhtauksia, että moottorin haluttu toiminta estyy, estopelti 10a” avataan, jolloin puhdistustilassa 30” oleva täytemateriaali pääsee putoamaan alla olevan suodattimen 12” päälle, jonka yläpinnalle täytemateriaali kerääntyy. Tällöin pakokaasut pääsevät virtaamaan käytännössä esteettömästi putkimaisen rakenteen 51” määrittelemässä ohikulkutiessä 6” (tukkeutuneen) patjamaisen rakenteen 3” ohitse ja laivamoottori voi toimia esteettömästi.

Kuvio 7 esittää leikkausta pitkin kuvion 6 viivaa VII -VII.

Kuvion 6 suoritusmuodon etuna kuvion 2 suoritusmuotoon nähden on se, että pakokaasupesurin pesukyky sen ulkomittoihin nähden saadaan paremmaksi kun sekä patjamainen rakenne 3” että puhdistustila 30” toimivat pakokaasuja puhdistavina rakenteina. Kuvion 6 suoritusmuodossa estolaite voisi vaihtoehtoisesti käsittää aukoilla varustetun estopellin, jonka saranointi on esimerkiksi kuvion 4 mukainen. Kuvion 6 suoritusmuoto on erityisen suositeltava kun laivassa on vain niukasti tilaa pakokaasupesuria varten.

Kuvioissa 8a ja 8b ja 9 on esitetty vielä eräs keksinnön mukainen pakokaasupesuri eri toiminta-asennoissa. Kuvioissa on käytetty vastaavaa vii- tenumeroita kuin kuvioissa 2, 4 ja 6 vastaaville rakenteille ja osille. Kuvion 8a pakokaasupesurissa 1’” estolaite 10”’ käsittää samoin kuin kuvion 6 suoritusmuoto täytemateriaalilla panostetun puhdistustilan 30”’. Puhdistustila 30’” muodostuu säiliöstä, jonka seinämät tai jonka ainakin jokin seinämä on varustettu aukoilla 31” mahdollistamaan pakokaasujen virtauksen puhdistustilan 30’” läpi. Kuvioiden 8a ja 8b suoritusmuodossa säiliö on lieriömäinen, mutta se voisi vaihtoehtoisesti olla poikkileikkaukseltaan suorakaiteen muotoinen, tai sillä voisi olla jokin muu poikkileikkaus. Lieriömäinen muoto on kuitenkin valmistukseltaan helppo ja suositeltava. Kuvion 8a toiminta-asennossa puhdistusti-lassa 30” olevan panosmateriaalin ylätaso UL”’ on patjamaisen rakenteen 3” alatason LL”’ alapuolella, josta ymmärretään, että kuvion 8a suoritusmuodossa puhdistustila 30” (lieriömäinen säiliö) muodostaa estolaitteen 10’” osan. Kuvion 8a toiminta-asennossa pakokaasupesuri 1’” on normaalitilassa, jolloin sen estolaite 10’” on estoasennossa, jossa pakokaasut voivat virrata puhdistustilan 30’” läpi siten, että ne puhdistuvat kun ne siirtyvät pakokaasupesurin 1’” ensimmäisestä tilasta 8’”, joka sijaitsee patjamaisesta rakenteesta 3’” ylävirtaan pakokaasujen virtaussuuntaan katsottuna, pakokaasupesurin toiseen tilaan 9’”, joka sijaitsee patjamaisesta rakenteesta alavirtaan pakokaasujen virtaus-suuntaan katsottuna. Kun toimilaitteesta 10c’” vedetään pitkänomaista elintä 10d’” (esim. ketjua), lukitus 10e’” aukeaa, ja estolaite 10’” ja puhdistustila 30’” saadaan kuvion 8b esittämään aukiasentoon. Kuvion 8a toiminta-asentoon verrattuna puhdistustila 30” on siirtynyt kuviossa 8b alaspäin niin paljon, että siinä olevan panosmateriaalin ylätaso UL’” on patjamaisen rakenteen 3’” alatason LL”’ alapuolella. Puhdistustilaan 30” liittyy stopparit (ei näytetty), joilla estetään puhdistustilan putoaminen suodattimen 12’” päälle. Kun estolaite 10’” ja puhdistustila 30’” ovat tässä aukiasennossa, epäpuhtauksia sisältävät pakokaasut voivat virrata ohikulkutien 6’” kautta tilasta 8 tilaan 9 patjamaisen rakenteen 3’” ohitse olennaisesti puhdistamattomina, jolloin varmistetaan laivamoot-torin varma toiminta vaikka patjamaiseen rakenteeseen 3’” olisi päässyt kerääntymään liikaa epäpuhtauksia.

Kuvio 9 esittää näkymää pitkin kuvion 8b leikkausviivaa IX - IX.

Kuvioiden 8a, 8b suoritusmuodon etuna kuvion 6 suoritusmuotoon nähden on se, että täytemateriaalia ei tarvitse laskea suodattimen 12’” päälle kun ohikulkutie 6’” halutaan siirtää aukiasentoon, jolloin suodattimen 12” toiminta ei millään lailla häiriinny; lisäksi likaantuneen täytemateriaalin puhdista-minen/vaihto on helpompaa ja nopeampaa. Kuten kuvion 6 suoritusmuodossa, myös kuvioiden 8a ja 8b suoritusmuodossa pakokaasupesurin pesuteho (puh-distusteho) sen ulkomittoihin nähden saadaan paremmaksi kuin kuvioiden 2 ja 4 suoritusmuodoissa.

Edellä keksintöä on kuvattu esimerkkien avulla ja sen vuoksi huomautetaan, että keksintö voidaan toteuttaa monella tavalla oheistettujen patenttivaatimuksien puitteissa. Näin ollen ohikulkutien sijainti pakokaasupesuris-sa voi vaihdella kuten myös estolaitteen rakenne. Ohikulkutien ei siten tarvitse sijaita keskeisesti patjamaiseen rakenteeseen nähden. Ohikulkutien keskeinen sijoitus siten, että lisäksi patjamainen rakenne ympäröi sitä, on kuitenkin erittäin toivottava, koska se on valmistusteknisesti helposti aikaansaatavissa. On myös ajateltavissa, että ohikulkutie ympäröi patjamaisen rakenteen ulkokehää, vaikka tällainen ratkaisu oletettavasti tulisi käytännössä hankalaksi toteuttaa.

Claims (14)

1. Pakokaasupesuri (1, 1’, 1”, 1”’) polttomoottoreiden, erityisesti lai-vamoottoreiden pakokaasujen puhdistamiseksi epäpuhtauksista, johon pako-kaasupesuriin liittyy syöttökanava (2, 2’, 2”, 2”’) epäpuhtauksia sisältävien pakokaasujen syöttämiseksi pakokaasupesurin sisään järjestettyyn täytemateriaalia sisältävään patjamaiseen rakenteeseen (3, 3’, 3”, 3”’) ja patjamaisen rakenteen läpi, joka pakokaasupesuri käsittää syöttölaitteet (5, 5’, 5”, 5”’) pesuveden syöttämiseksi patjamaiseen rakenteeseen eri suuntaan kuin pakokaasujen virtaussuunta (A, A’, A”, A”) patjamaisessa rakenteessa epäpuhtauksien vähentämiseksi pakokaasuista, jolloin pakokaasut poistuvat patjamaisesta rakenteesta ja pakokaasupesurin poistokanavasta (4, 4’, 4”, 4”’) puhdistettuina, tunnettu siitä, että pakokaasupesurin (1, 1’, 1”, 1”’) sisään on järjestetty pakokaasujen virtausta varten vähintään yksi ohikulkutie (6, 6’, 6”, 6”’) epäpuhtauksia sisältävien pakokaasujen johtamiseksi patjamaisen rakenteen (3, 3’, 3”, 3”’) ohitse ja edelleen pois pakokaasupesurista, joka ohikulkutie (6, 6’, 6”, 6”’) on patjamaisen rakenteen (3, 3’, 3”, 3”’) ympäröimä ja johon liittyy es-tolaitteet (10, 10’, 10”, 10”’) ohikulkutien asettamiseksi aukiasennosta esto-asentoon estämään epäpuhtauksia sisältävien pakokaasujen virtauksen ohikulkutien kautta, ja päinvastoin estoasennosta aukiasentoon mahdollistamaan epäpuhtauksia sisältävien pakokaasujen virtauksen ohikulkutien kautta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pakokaasupesuri, tunnettu siitä, että ohikulkutie (6, 6’, 6”, 6’”) yhdistää pakokaasupesurin (1, 1’, 1”, 1’”) ensimmäisen tilan (8, 8’, 8”, 8’”), joka sijaitsee patjamaisesta rakenteesta (3, 3’, 3”, 3’”) ylävirtaan pakokaasujen virtaussuuntaan (A, A, A”, A”) katsottuna ja johon epäpuhtauksia sisältävät pakokaasut syötetään syöttökanavasta (2, 2’, 2”, 2’”), pakokaasupesurin toiseen tilaan (9, 9’, 9”, 9’”), joka sijaitsee patjamaisesta rakenteesta alavirtaan pakokaasujen virtaussuuntaan katsottuna.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen pakokaasupesuri, tunnettu siitä, että estolaitteet (10, 10’, 10”) käsittävät estopellin (10a, 10a’, 10a”), johon liittyy saranointi (10b, 10b’, 10b”), ja avausmekanismi (10c, 10d, 10c’, 10d’, 10c”, 10d”) estopellin ja ohikulkutien (6, 6’, 6”) avaamiseksi.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen pakokaasupesuri, tunnettu siitä, että estopelti (10a, 10a’, 10a”) on saranoitu (10b, 10b’, 10b”) patjamaista rakennetta (3, 3’, 3”) tukevaan tukiarinaan (14, 14’, 14”).

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen pakokaasupesuri, tunnettu siitä, että estopelti (10a, 10a’) on umpinainen.

6. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen pakokaasupesuri, tunnettu siitä, että estopelti (10a”) on aukollinen (31 ”), jolloin estopellistä alavirtaan pakokaasujen virtaussuuntaan (A”) katsottuna ohikulkutiehen (6”) on järjestetty täytemateriaalia pakokaasuja puhdistavan puhdistustilan (30”) muodostamiseksi, joka puhdistustila on sovitettu tyhjentymään täytemateriaalista kun estopelti (10a”) siirtyy estoasennosta aukiasentoon.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pakokaasupesuri, tunnettu siitä, että pakokaasupesurin (1, 1’, 1”, 1”’) alaosaan on järjestetty suodatin (12”) estämään täytemateriaalia putoamasta pakokaasupesurin alaosassa olevaan poistoputkeen (13, 13’, 13”, 13”’), joka on pakokaasuista peräisin olevia epäpuhtauksia sisältävän pesuveden, eli likaveden, johtamiseksi pois pa-kokaasupesurista.

8. Patenttivaatimuksen 2 tai 7 mukainen pakokaasupesuri, tunnettu siitä, että estolaitteet (10’”) käsittävät täytemateriaalilla panostetun puhdistustilan (30’”), jonka täytemateriaalia rajaava yksi tai useampi seinämä on varustettu aukoilla (31’”) mahdollistamaan pakokaasujen kulkeutuminen pakokaasupesurin (1’”) ensimmäisestä tilasta (8’”) pakokaasupesurin toiseen tilaan (9’”) ja pakokaasujen puhdistuminen puhdistustilassa (30’”) kun puhdistustila (30’”) ja ohikulkutie (6’”) ovat estoasennossa, joka puhdistustila (30’”) on järjestetty siirrettäväksi estoasennosta aukiasentoon ohikulkutien (6’”) asettamiseksi aukiasentoon.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen pakokaasupesuri, tunnettu siitä, että puhdistustilan (30’”) muodostaa lieriömäinen puhdistussäiliö, jota patjamainen rakenne (3”) ympäröi rengasmaisesti ja että lieriömäinen puhdistussäiliö on järjestetty siirrettäväksi pystysuunnassa patjamaiseen rakenteeseen (3’”) nähden ala-asennon ja yläasennon välillä, jolloin lieriömäisen puh-distussäiliön ollessa ala-asennossa ohikulkutie (6’”) on aukiasennossa ja sijaitsee lieriömäisessä puhdistussäiliössä olevan panosmateriaalin ylätason (UL”’) yläpuolella ja ohikulkutien (6’”) alapää sijaitsee patjamaisen rakenteen (3’”) alatason (LL”’) alapuolella, ja lieriömäisen puhdistussäiliön ollessa yläasen-nossa ohikulkutie (6’”) on estoasennossa, jolloin lieriömäisessä puhdistussäiliössä olevan panosmateriaalin ylätaso (UL’”) sijaitsee patjamaisen rakenteen alatason (LL”’) yläpuolella.

10. Laiva (100), joka käsittää pakokaasupesurin laivamoottorin pakokaasujen puhdistamiseksi epäpuhtauksista, johon pakokaasupesuri in liittyy syöttökanava (2, 2’, 2”, 2’”) epäpuhtauksia sisältävien pakokaasujen syöttämi seksi pakokaasupesurin sisään järjestettyyn täytemateriaalia sisältävään pat-jamaiseen rakenteeseen (3, 3’, 3”, 3”’) ja patjamaisen rakenteen läpi, joka pa-kokaasupesuri käsittää syöttölaitteet (5, 5’, 5”, 5”’) pesuveden syöttämiseksi patjamaiseen rakenteeseen eri suuntaan kuin pakokaasujen virtaussuunta (A, A’, A”, A”) patjamaisessa rakenteessa epäpuhtauksien vähentämiseksi pakokaasuista, jolloin pakokaasut poistuvat patjamaisesta rakenteesta ja pakokaasupesurin poistokanavasta (4, 4’, 4”, 4”’) puhdistettuina, tunnettu siitä, että pakokaasupesurin (1, 1’, 1”, 1”’) sisään on järjestetty pakokaasujen virtausta varten vähintään yksi ohikulkutie (6, 6’, 6”, 6”’) epäpuhtauksia sisältävien pakokaasujen johtamiseksi patjamaisen rakenteen (3, 3’, 3”, 3”’) ohitse ja edelleen pois pakokaasupesurista, joka ohikulkutie (6, 6’, 6”, 6”’) on patjamaisen rakenteen (3, 3’, 3”, 3”’) ympäröimä ja johon liittyy estolaitteet (10, 10’, 10”, 10”’) ohikulkutien asettamiseksi aukiasennosta estoasentoon estämään epäpuhtauksia sisältävien pakokaasujen virtauksen ohikulkutien kautta, ja päinvastoin estoasennosta aukiasentoon mahdollistamaan epäpuhtauksia sisältävien pakokaasujen virtauksen ohikulkutien kautta,

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen laiva, tunnettu siitä, että ohikulkutie (6, 6’, 6”, 6’”) yhdistää pakokaasupesurin (1, 1’, 1”, 1’”) ensimmäisen tilan (8, 8’, 8”, 8’”), joka sijaitsee patjamaisesta rakenteesta (3, 3’, 3”, 3’”) ylävirtaan pakokaasujen virtaussuuntaan (A, A, A”, A”) katsottuna ja johon epäpuhtauksia sisältävät pakokaasut syötetään syöttökanavasta (2, 2’, 2”, 2’”), pakokaasupesurin toiseen tilaan (9, 9’, 9”, 9’”), joka sijaitsee patjamaisesta rakenteesta alavirtaan pakokaasujen virtaussuuntaan katsottuna.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laiva, tunnettu siitä, että se käsittää mittauslaitteen (54, 54’, 54”, 54’”), joka on sovitettu mittaamaan tilojen (8 ja 9, 8’ ja 9’, 8” ja 9”, 8’” ja 9’”) välistä paine-eroa ohikulkutien (6, 6’, 6”, 6’”) estolaitteiden (10, 10’, 10”, 10’”) avaamiseksi kun tietty paine-ero on ylitetty.

13. Patenttivaatimuksen 1 tai 12 mukainen laiva, tunnettu siitä, että estolaitteet (10, 10’, 10”) käsittävät estopellin (10a, 10a’, 10a”), johon liittyy saranointi (10b, 10b’, 10b”) ja avausmekanismi (10c, 10d, 10c’, 10d’, 10c”, 10d”) estopellin ja ohikulkutien (6, 6’, 6”) avaamiseksi.

14. Patenttivaatimuksen 11 tai 12 mukainen laiva, tunnettu siitä, että estolaitteet (10’”) käsittävät täytemateriaalilla panostetun puhdistussäi-löin (30’”), jonka täytemateriaalia rajaava yksi tai useampi seinämä on varustettu aukoilla (31’”) mahdollistamaan pakokaasujen kulkeutuminen pakokaa- supesurin (1”’) ensimmäisestä tilasta (8”’) pakokaasupesurin toiseen tilaan (9”’) ja pakokaasujen puhdistuminen puhdistussäiliössä (30”’) kun puhdistus-säiliö (30”’) ja ohikulkutie (6’”) ovat estoasennossa, joka puhdistussäiliö (30’”) on järjestetty siirrettäväksi estoasennosta aukiasentoon ohikulkutien (6’”) asettamiseksi aukiasentoon.